En el centro de la Vía Láctea hay un supermasivo agujero negro llamado Sagitario A*. Se encuentra aproximadamente a 27.000 años luz de la Tierra y tiene 23,5 millones de kilómetros de diámetro.
Por primera vez en el mundo, un equipo de astrónomos dirigido por Florian Peißker de la Universidad de Colonia, Alemania, ha descubierto un sistema estelar binario orbitando este agujero negro.
El sistema se conoce como D9. Su descubrimiento, anunciado en un nuevo artículo publicado hoy en Comunicaciones de la naturalezaarroja luz sobre el entorno extremo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
También ayuda a explicar un misterio cósmico de larga data sobre por qué algunas estrellas se precipitan a través del espacio mucho más rápido que otras.
Un sistema estelar binario son simplemente dos estrellas que orbitan entre sí.
Nuestro Sol no forma parte de un sistema binario, lo cual es bueno: no nos gustaría que otra estrella deambule por nuestro Sistema Solar. Perturbaría la órbita de la Tierra; freíríamos o congelaríamos.
Las observaciones muestran alrededor de dos tercios de las estrellas de la Vía Láctea son estrellas individuales y el resto forman parte de un sistema estelar binario o múltiple. Es más probable que las estrellas más grandes estén emparejadas.
Los sistemas estelares binarios son útiles para los astrónomos porque su movimiento contiene una gran cantidad de información. Por ejemplo, la velocidad y la distancia de las órbitas nos informan sobre las masas de las estrellas.
En el caso de una sola estrella, por el contrario, normalmente calculamos su masa a partir de su brillo.
Un descubrimiento técnicamente desafiante
Aunque los científicos han predicho previamente que existen sistemas estelares binarios cerca de supermasivos agujeros negrosen realidad nunca han detectado uno.
Este reciente descubrimiento fue técnicamente bastante desafiante. No podemos simplemente mirar el sistema y ver dos estrellas porque está demasiado lejos.
Más bien, los astrónomos utilizaron el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral para medir el cambio de la luz de las estrellas, conocido como efecto Doppler. Esto demostró que la luz del sistema estelar tenía una oscilación característica, lo que indica una órbita.
Pero el equipo hizo mucho más que eso.
Debido a que las estrellas binarias contienen una gran cantidad de información, los astrónomos pudieron calcular que este sistema en particular tiene aproximadamente 2,7 millones de años. Es decir, hace 2,7 millones de años, estas estrellas se encendieron por primera vez.
Probablemente no nacieron en los alrededores extremos del agujero negro, por lo que, a menos que recientemente hayan vagado por esta vecindad, han durado alrededor de un millón de años en su entorno actual.
Esto, a su vez, nos habla de la capacidad del agujero negro para alterar las estrellas en su órbita. Los agujeros negros son bestias misteriosas, pero pistas como ésta nos están ayudando a desentrañar su naturaleza.
Dando vueltas a un agujero negro
La situación que descubrieron los astrónomos es bastante familiar.
pensar en la luna: orbita la Tierra, y la Tierra y la Luna juntas orbitan alrededor del Sol. Debido a que la gravedad es una fuerza de atracción, puede atraer múltiples objetos celestes hacia órbitas complicadas. La complejidad de este escenario inspiró el reciente libro y serie de Netflix, El problema de los tres cuerpos.
Si son complicados, ¿podría todo desmoronarse? La disposición Luna-Tierra-Sol es estable porque dos de los tres cuerpos (la Tierra y la Luna) están mucho más juntos que el otro cuerpo, el Sol.
La Luna y la Tierra están lo suficientemente cerca como para que, en lo que respecta al Sol, sea efectivamente un sistema de dos cuerpos, que es estable.
Pero si los tres cuerpos interactúan, el sistema puede desmoronarse. Incluso es posible que dos de los cuerpos expulsar el tercer cuerpo por completo.
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Estrellas de velocidad inusual
Este mecanismo probablemente explica un misterio cósmico: las estrellas de hipervelocidad.
La mayoría de las estrellas del cielo nocturno se encuentran en una órbita típica, casi circular, alrededor del centro de nuestra galaxia. Las velocidades orbitales son de unos 200 kilómetros por segundo: muy rápidas en la Tierra, pero nada especial en el espacio.
Sin embargo, Desde 2005 hemos descubierto unas 20 estrellas de hipervelocidad.que atraviesan nuestra galaxia a más de 1.000 kilómetros por segundo. ¿Cómo?
Nuestra mejor idea actual es que las estrellas de hipervelocidad alguna vez fueron parte de un sistema binario que orbitaba alrededor de nuestro agujero negro supermasivo. Con el tiempo, las estrellas se acercaron demasiado al agujero negro y el resultado fue una órbita complicada.
En medio del alboroto, con un agujero negro tomando las decisiones, una de las estrellas fue expulsada. Se escapó a la Vía Láctea exterior, donde la vemos como una estrella de hipervelocidad.
Encontrar la fábrica de hipervelocidad
Es una teoría interesante.
Los cálculos teóricos muestran que el mecanismo funciona y las velocidades son correctas. Las observaciones muestran que muchas de las estrellas de hipervelocidad conocidas parecen estar alejándose del centro galáctico, lo que es otra ventaja de la teoría. Pero ¿de qué otra manera podríamos probar esta idea?
Una forma obvia es buscar estrellas binarias alrededor de nuestro agujero negro supermasivo.
Los astrónomos llevan décadas vigilando de cerca nuestro centro galáctico. No es demasiado difícil encontrarlo en el cielo nocturno, como puedes ver en la imagen a continuación.
Aquí hay dos métodos confiables para encontrar Sagitario A*. Primero, encuentra a Antares (brillante y rojo), que es el centro de la espalda de Escorpio, y luego sigue el cuerpo del escorpión hasta la punta de la cola, que está cerca del agujero negro. Alternativamente, obtener una buena aplicación de cielo nocturno en tu teléfono; son increíbles.
En el contexto de estas teorías, este reciente descubrimiento es muy importante. Los astrónomos encontraron un sistema estelar binario alrededor de nuestro agujero negro supermasivo. Una pieza importante del rompecabezas de la hipervelocidad encaja en su lugar.
Lucas BarnesProfesor de Física, Universidad del Oeste de Sydney
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